题目内容
【题目】雾霾由多种污染物形成,其中包含颗粒物(包括PM2.5在内)、氮氧化物(NOx)、CO、SO2等。化学在解决雾霾污染中有着重要的作用。回答下列问题:
(1)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol -1
2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=-113.0 kJ·mol-1
则反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) 的ΔH= kJ·mol-1。
一定条件下,将NO2与SO2以体积比1:2置于恒温恒容的密闭容器中发生上述反应,下列能说反应达到平衡状态的有 。(填字母)
a.体系密度保持不变 b.混合气体颜色保持不变
c.SO3和NO的体积比保持不变 d.每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2
测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1:5,则平衡常数K= 。
(2)CO可用于合成甲醇,反应的化学方程式为 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右,选择此压强的理由是 。
(3)一种用NH3脱除烟气中NO的原理如下图:
①该脱硝原理中,NO最终转化为H2O和 (填化学式)。
②当消耗1 mol NH3和0.5 molO2时,除去的NO在标准状况下的体积为 。
(4)NO直接催化分解(生成N2和O2)也是一种脱硝途径。在不同条件下,NO的分解产物不同。在高压下,NO在40℃下分解生成两种化合物,反应物与生成物三者的物质的量之比比3:1:1,则该反应的化学方程式为 。
【答案】(1)―41.8;b;1.8
(2)此压强下CO转化率已较高,再增大压强转化率提高不大且会增加生产成本
(3)①N2 ②11.2L
(4)3NON2O+NO2
【解析】
试题分析:(1)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H=-196.6kJmol-1①,2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)△H=-113.0kJmol-1 ②,将方程式
得:NO2(g)+SO2(g)
SO3(g)+NO(g)△H=
=-41.8kJ/mol,a.随反应:NO2(g)+SO2(g)
SO3(g)+NO(g)的进行,气体的质量和体积都不变,所以ρ=
也不变,不能说明到达平衡状态,故a错误;b.混合气体颜色保持不变,说明二氧化氮的浓度不变,说明到达平衡状态,故b正确;c.随反应进行,SO3和NO都是生成物,所以体积比一直等于系数比,所以SO3和NO的体积比保持不变,不能说明到达平衡状态,故c错误;d.每生成1molSO3的同时消耗1molNO2都表示正反应速率,反应自始至终都按此比例进行,故d错误;
NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)
起始物质的体积 a 2a 0 0
转化物质的体积 x x x x
平衡物质的体积 a-x 2a-x x x
平衡时NO2与SO2体积比为1:6,即(1a-x):(2a-x)=1:5,故x=a,故平衡常数K=
=
=
=1.8,故答案为:-41.8;b;1.8;
(2)实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右,选择此压强的理由是工业生产要考虑速经济效益,要考虑速度和效率,压强越大需要的条件越高,花费越大,故答案为:在1.3×104kPa下,CO的转化率已经很高,如果增加压强CO的转化率提高不大,而生产成本增加,经济效益低;
(3)①由图3可知反应物为氧气、一氧化氮和氨气最终生成物为氮气和水,所以NO最终转化为N2和H2O,故答案:N2;
②氧气、一氧化氮和氨气反应生成氮气和水,反应中氨气失去的电子的物质的量等于NO和氧气得到的电子总物质的量,1molNH3转化为N2失去3mol电子,0.5molO2得到2mol电子,则NO转化为N2得到的电子为1mol,所以NO的物质的量为0.5mol,其体积为22.4L/mol×0.5mol=11.2L,故答案为:11.2;
(4)在高压下,NO在40℃下分解生成两种化合物,反应物与生成物三者的物质的量之比比3:1:1,反应的化学方程式为3NON2O+NO2,故答案为:3NO
N2O+NO2。
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